一种无线一拖四暖气阀室外控制装置制造方法

【专利摘要】本实用新型涉及无线一拖四暖气控制阀室外控制装置，包括微处理器、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块及电源模块，还包括四个电机。本实用新型实现了用户自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，停止计费，比现有各种计费方式都节能。且用户可以自由设置室内温度，可以缩小室内与室外的温差，当室内温度达到设定值时，关闭暖气阀，停止计费。采用IC卡预付费方式，解决了收费难的问题，方便管理。此外，一块控制板可以同时控制四个电机的开关状态，降低了成本。

【专利说明】一种无线一拖四暖气阀室外控制装置

[0001]本实用新型涉及一种暖气控制阀室外控制装置，尤其涉及一种可以应用于新建筑暖气分户计量系统，或既有建筑暖气分户计量、节能改造等相关领域的无线一拖四暖气控制阀室外控制装置。

[0002]能源紧张是现在世界各国需要面对的问题，我国的人口众多，人均能源相对短缺。但我国的供暖系统存在以下问题:长期空置的住宅、上班时的住宅、上课时的学生宿舍，夜间的办公楼、教学楼、等公共场所，房间无人照样供暖，暖气无法关闭，增加了无用开支。其次，温度无法调节，当室内温度过高时开窗放热。不管用热量的多少一律按面积收费，有失公平。而有线控制需要较长引线，且需要在用户墙上打洞，破坏用户原本的装修，而且增加安装成本。现有的暖气阀室外控制装置只能一个微处理器带动一个电机工作，能开关的阀门有限。一个楼宇需配备多套室外控制装置，成本较高。

[0003]针对以上问题本实用新型提供一种结构合理、分户、分室计量、不需要对现有管路做很大改动的无线一拖四暖气阀室外控制装置。

[0004]为解决以上问题本实用新型采取的技术方案为:一种无线一拖四暖气阀室外控制装置，包括微处理器、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块及电源模块，特点在于还包括四个电机，微处理器的7脚Vdd接电源，并经滤波电容后接地，微处理器的6脚Vss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源，并经滤波电容后接地，微处理器的29脚Vss直接接地，微处理器的TlOSI脚和T10S0脚之间、OSCl脚和0SC2脚之间均接有晶振电路，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RAO脚和RAl脚、RA2脚和RA3作为四组OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间均连接有电机驱动电路。微处理器根据室内微处理器传来的控制信息对电机进行控制。

[0005]所述的电机驱动电路是这样的:以电机Ml为例，包括两个PMOS管，两个NMOS管，PMOS管Ql的源极和NMOS管Q13的漏极共同连接到电机的Ml+脚，PMOS管Q6的源极和NMOS管Q14的漏极共同连接到电机的Ml-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，第一 PMOS管Ql和第一 NMOS管Q13的栅极共同连接到OFFl脚，第二 PMOS管Q6和第二 NMOS管Q14的栅极共同连接到ONl脚，电机Ml的两端并联电容C3，电机的Ml+、Ml-连接在为其提供控制信号的出线接口 Jl上，另外三个电机的驱动电路同理。每个电机驱动电路负责带动相应电机运转，开关暖气阀。

[0006]微处理器上还设有出线接口，所述的MAX487通讯模块的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源，微处理器的RBO脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源，MXA48通讯模块的VC脚接电源，并接电容后接地,其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻和开关，A脚接电阻后接电源VCC，A脚通过电阻后与出线接口的UART_A脚相连；B脚接电阻后接地，B脚通过电阻后与出线接口的UART_B脚相连。室内装置采集供暖时间、用户室内温度等相关信息，室内装置可通过无线传输到室外装置，在经由MAX487传输给采集器，采集器将信息传输到总站，供供暖的单位进行查看和管理。

[0007]所述的电源模块包括三个电压转换器，+24V电压输入电压转换器的Vin脚，并经电容滤波后接地，其Out脚输出电压经电感接Feedback脚，0N/0FF脚和Out脚之间设整流二极管，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，0N/0FF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入电压转换芯片的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池充电，电压转换器的GND脚接地；+5V电压经滤波电容滤波后进入电压转换芯片转换成3.3V电源电压，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。电源模块可输出+12V、+ 5V、+3.3V三种电压，分别用于给电池充电、给各模块供电以及给射频小板供电。

[0008]所述射频模块的SI脚、SO脚、SCLK脚、DG02脚、DGOO脚接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的I脚接电源并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。射频模块用于与室外控制装置进行无线传输。

[0009]所述的按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源。通过按键模块完成对四个阀门开关状态的控制。

[0010]所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管。

[0011]此外，微处理器还连接有低压检测电路和晶振电路。

[0012]所述的低压检测电路为电阻R51和R55串接的+24V供电电压的分压检测:微处理器的RA5脚接电阻R51后接电源+24V同时接电阻R55后接地。当检测电压低于1.1V时产生低压中断。

[0013]所述的晶振电路为:微处理器的TlOSI脚、T10S0脚之间接晶振Y2的两端，晶振Y2两端均经电容接地，微处理器的OSCl脚、0SC2脚之间接晶振Y3的两端，晶振Y3两端均经电容接地。

[0014]本实用新型提供的无线一拖四暖气阀室外控制装置具有以下优点:

[0015]1、用户可以自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，停止计费，比现有各种计费方式都节能。

[0016]2、用户可以自由设置室内温度，可以缩小室内与室外的温差，当室内温度达到设定值时，关闭暖气阀，停止计费。

[0017]3、当室内温度设定值低时，打开暖气阀，使房间温度在较短时间内达到这一设定值，然后暖气阀关闭，并停止计费。

[0018]4、IC卡预付费方式，解决了收费难的问题，方便管理。

[0019]5、由其自主研制的阀门与现有的接口类似，安装方便。

[0020]6、电机功率低，可以采用小电机，其功率为2W左右，耗能少。

[0021]7、可以采用“两部制收费法”:国家发改委、建设部2007年6月3日联合发布的《城市供热价格管理暂行办法》，规定采暖收费实行固定热价和计量热价相结合的“两部制热价”(也称“两部制收费法”)。固定热价按照总热价30% — 60%的标准确定，计量热价按用户的实际使用量计算，用户所要缴纳的采暖费是固定热价和计量热价之和。

[0022]8、一块控制板可以同时控制四个电机的开关状态，降低了成本。

[0023]图1是本实用新型的系统框图；

[0024]图2是本实用新型微处理器电路原理图；

[0025]图3是电机驱动电路电路原理图；

[0026]图4是MAX通讯模块电路原理图；

[0027]图5是电源模块电路原理图；

[0028]图6是射频模块电路原理图；

[0029]图7是按键模块电路原理图；

[0030]图8是指不电路电路原理图；

[0031]图9是出线接口 Jl的接线图；

[0033]图11低压检测电路电路原理图。

[0034]一种无线一拖四暖气阀室外控制电路，如图1所示，包括一微处理器Ul及与其连接的四个电机、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块，还包括一为上述各模块供电的电源模块。

[0035]如图2所示，微处理器的7脚Vdd接电源VCC，并经滤波电容Cl I后接地，微处理器的6脚Vss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源VCC，并经滤波电容C12、C33后接地，微处理器的29脚Vss直接接地。如图11所示，微处理器的RA5脚接低压检测电路，RA5脚接电阻R51后接电源+24V，同时接电阻R55后接地。如图2所示，微处理器的TlOSI脚和T10S0脚之间、OSCl脚和0SC2脚之间均接有晶振电路，所述的晶振电路为:微处理器的TlOSI脚、T10S0脚之间接晶振Y2的两端，晶振Y2两端均经电容接地，微处理器的OSCl脚、0SC2脚之间接晶振Y3的两端，晶振Y3两端均经电容接地。微处理器的RC2脚经发光二极管Dl和限流电阻R46后接电源VCC，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RAO脚和RAl脚、RA2脚和RA3分别作为OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间连接有电机驱动电路。

[0036]如图3所示，电机驱动电路是这样的:以电机Ml为例，包括两个PMOS管Ql和Q6，两个NMOS管Q13和Q14，第一 PMOS管Ql的源极和第一 NMOS管Q13的漏极共同连接到电机的Ml+脚，第二 PMOS管Q6的源极和第二 NMOS管Q14的漏极共同连接到电机的Ml-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，第一 PMOS管Ql和第一 NMOS管Q13的栅极共同连接到OFFl脚，第二 PMOS管Q6和第二 NMOS管Q14的栅极共同连接到ONl脚，电机Ml的两端并联电容C3。另外三个电机的驱动电路同理，可见图中所示，在此不再描述。如图10所示，电机的M+、M-连接在为其提供控制信号的出线接口 Jl上。

[0037]如图4和图10所示，微处理器上还设有出线接口 J2，所述的MAX487通讯模块的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源VCC，微处理器的RBO脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源VCC，MXA48通讯模块的VC脚接电源VCC，并接电容C29后接地，其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻R64和开关J7，A脚接电阻R65后接电源VCC，A脚通过电阻R67后与出线接口 J2的UART_A脚相连脚接电阻R66后接地，B脚通过电阻R68脚后与出线接口 J2的UART_B脚相连。

[0038]如图5所示，所述的电源模块包括三个电压转换器，+24V电压输入电压转换器J4的Vin脚，并经电容C39滤波后接地，其Out脚输出电压经电感L2接Feedback脚，0N/0FF脚和Out脚之间设整流二极管D7，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，0N/0FF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入电压转换芯片U2的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池BT2充电，电压转换器U2的GND脚接地；+5V电压经滤波电容C63、C27滤波后进入电压转换芯片U4转换成3.3V电源电压VCC，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。

[0039]如图6所示，所述射频模块的3脚、5脚、4脚、6脚、8脚分别接作为S1、SO、SCLK、DG02、DG00接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的I脚接电源VCC并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。

[0040]如图7所示，按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源VCC，

[0041]如图8所示，所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管D3、D4、D5、D6，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管Dl。具体连接电路为:微处理器的RE2脚、REl脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D4阴极的3脚和I脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的REO脚、RA4脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D3阴极的3脚和I脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的RD3脚、RD2脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D5阴极的3脚和I脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的RDl脚、RDO脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D6阴极的3脚和I脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，用于指示电路的工作状态；VCC电源串接限流电阻R69和发光二极管D8后接地，用于指示电源工作状态。

[0042]该装置与室内控制装置通讯连接，由室内装置采集室温，传输给室外控制装置，室外控制装置根据温度情况控制电机驱动阀门的开关。当需要打开阀门时，ON脚输出低，OFF脚输出高，Q6和Q13导通，电机向开阀方向转动；当需要关闭阀门时，OFF脚输出低，ON脚输出高，Ql和Q14导通，电机向关阀方向转动。此外，电机的两端并联有抗干扰的保护电容C3，其他三个电机工作原理相同。

1.一种无线一拖四暖气阀室外控制装置，包括微处理器出1)、祖乂487通讯模块(邪)、射频模块、按键模块及电源模块，其特征在于:还包括四个电机(Ml、M2、M3、M4)， 微处理器的7脚Vdd接电源(VCC)，并经滤波电容(ClI)后接地，微处理器的6脚Nss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源(VCC)，并经滤波电容(C12、C33)后接地，微处理器的29脚Nss直接接地，微处理器的TlOSI脚和T10S0脚之间、OSCl脚和0SC2脚之间均接有晶振电路，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RAO脚和RAl脚、RA2脚和RA3作为四组OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间均连接有电机驱动电路。

2.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:所述的电机驱动电路是这样的:以电机Ml为例，包括两个PMOS管(Ql和Q6)，两个NMOS管(Q13和Q14)，第一 PMOS管(Ql)的源极和第一 NMOS管(Q13)的漏极共同连接到电机的Ml+脚，第二 PMOS管(Q6)的源极和第二 NMOS管(Q14)的漏极共同连接到电机的Ml-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，第一 PMOS管(Ql)和第一 NMOS管(Q13)的栅极共同连接到OFFl脚，第二 PMOS管(Q6)和第二 NMOS管(Q14)的栅极共同连接到ONl脚，电机(Ml)的两端并联电容(C3)，电机的Ml+、Ml-连接在为其提供控制信号的出线接口(Jl)上，另外三个电机的驱动电路同理。

3.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:微处理器上还设有出线接口( J2)，所述的MAX487通讯模块(U5)的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源(VCC)，微处理器的RBO脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源(VCC)，MXA48通讯模块(U5)的VC脚接电源(VCC)，并接电容(C29)后接地，其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻(R64)和开关(J7)，A脚接电阻(R65)后接电源(VCC)，A脚通过电阻(R67)后与出线接口(

4.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:所述的电源模块包括三个电压转换器，+24V电压输入电压转换器(J4)的Vin脚，并经电容(C39)滤波后接地，其Out脚输出电压经电感(L2)接Feedback脚，0N/0FF脚和Out脚之间设整流二极管(D7)，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，0N/0FF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入电压转换芯片(U2)的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池BT2充电，电压转换器(U2)的GND脚接地；+5V电压经滤波电容(C63、C27)滤波后进入电压转换芯片(U4)转换成3.3V电源电压(VCC)，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。

5.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:所述射频模块插座(JP2)的SI脚、SO脚、SCLK脚、DG02脚、DGOO脚接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的I脚接电源(VCC)并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。

6.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:所述的按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源(VCC)。

7.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于:所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管(D3、D4、D5、D6)，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管(D1)。

【发明者】靖卫星, 毕洁航, 周丽华, 扈兰兰, 付孟虎, 匙志明, 王朋成, 李加硕, 杨亚东, 法政, 李鑫磊 申请人:济南雪山节能科技有限公司

MOS管开关电路是利用一种电路，是利用MOS管栅极（g）控制MOS管源极（s）和漏极（d）通断的原理构造的电路。MOS管分为N沟道与P沟道，所以开关电路也主要分为两种。本文为大家带来三种pwm驱动mos管开关电路解析。

(一)常见pwm驱动mos管开关电路

只是单个MOS管的普通驱动方式像这种增强型NMOS管直接加一个电阻限流即可。由于MOS管内部有寄生电容有时候为了加速电容放电，会在限流电阻反向并联一个二极管。

用于NMOS的驱动电路和用于pwm驱动mos管开关电路

针对NMOS驱动电路做一个简单分析

Vl和Vh分别是低端和高端的电源，两个电压可以是相同的，但是Vl不应该超过Vh。

Q1和Q2组成了一个反置的图腾柱，用来实现隔离，同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通。

R2和R3提供了PWM电压基准，通过改变这个基准，可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直的位置。

Q3和Q4用来提供驱动电流，由于导通的时候，Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce的压降，这个压降通常只有0.3V左右，大大低于0.7V的Vce。

R5和R6是反馈电阻，用于对gate电压进行采样，采样后的电压通过Q5对Q1和Q2的基极产生一个强烈的负反馈，从而把gate电压限制在一个有限的数值。这个数值可以通过R5和R6来调节。

最后，R1提供了对Q3和Q4的基极电流限制，R4提供了对MOS管的gate电流限制，也就是Q3和Q4的Ice的限制。必要的时候可以在R4上面并联加速电容。

pwm驱动mos管这个电路提供了如下的特性：

1，用低端电压和PWM驱动高端MOS管。

2，用小幅度的PWM信号驱动高gate电压需求的MOS管。

3，gate电压的峰值限制

4，输入和输出的电流限制

5，通过使用合适的电阻，可以达到很低的功耗。

6，PWM信号反相。NMOS并不需要这个特性，可以通过前置一个反相器来解决。

（二）pwm驱动mos管开关电路

pwm驱动mos管电路功能

当控制器输出pwm驱动mos管开关电路PWM脉冲时，电磁阀工作；没有输出PWM时，电磁阀不工作。

pwm驱动mos管电路分解

整个电路根据光耦可分为两部分

左边为光耦输入部分，也是整个电路pwm驱动mos管开关电路PWM信号的输入部分；右边为光耦输出部分，也是电磁阀的驱动部分。

这两部分通过光耦隔离，两边的地都不一样。

pwm驱动mos管整个电路的工作过程

当光耦没有pwm驱动mos管开关电路PWM信号输入时，光耦发光二极管截止，光耦的光电晶体管也是截止状态，Q1是一个NMOS，也处于截止状态，电磁阀没有电流，不工作。

当光耦有pwm驱动mos管开关电路PWM信号输入时，光耦发光二极管导通，触发光电晶体管也导通。24V电源经电阻R1，光电晶体管的CE极，电阻R3分压使NMOS IRF540N的栅极为高电平，触发MOS管导通，电磁阀线圈有电流流过，电磁阀触发动作。

二极管D1为电磁阀的泄放二极管，防止NMOS被高压损坏。电容C1起滤波作用，但同时也会增加MOS管的开关损耗。

在实际制作时，要注意电磁阀驱动这块，要让MOS管处于开关状态，以免它发热严重。

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